数显方位测角仪误差消除与系统实现

　　0　引言

　　圆感应同步器是利用电磁感应原理工作的一种角度传感器,是一种多极感应元件,由于多极结构对误差起补偿作用,元件具有很高的精度。它通常与数显电路构成闭环测角系统,这种系统工作可靠,性能稳定,能精密测量各种微小角位移,广泛应用于航天,航空、军事等领域。而采用圆感应同步器单相激磁,双相输出工作方式的测角系统,由于电路简单,应用更为广泛。但因为圆感应同步器及轴角变换单元本身工作原理容易引入转换误差。需要采用相应措施,消除各种转换误差的影响。

　　1　系统组成

　　系统主要由圆感应同步器和AD2S80A组成。由石英晶体经CD4060分频产生的10·8 kHz方波,经带通滤波选频后形成同频率的正弦激磁信号一路经过功率放大器进入圆感应同步器输入端,另一路移相后作为AD2S80A的参考输入。功率放大后的激磁信号通过圆感应同步器转子,在定子上分别感应出反映同步器转角的正弦、余弦两相电势。两相信号经放大、滤波、移相后输入角度解码芯片AD2S80A转换为数字角度送入AT89C51,处理后送由MAX7219, LED数码管组成的显示电路显示。

　　极数为360的圆感应同步器安装在光学瞄准仪竖轴系上,它所转过的角度即瞄准仪照准部转过的角度。

　　1·1　圆感应同步器工作原理

　　圆感应同步器采用连续绕组(单相)激磁、分段绕组(双相)输出鉴幅工作方式。当转子绕组中通以正弦电流时,定子绕组则输出随转角成正余弦规律变化的电势。转子激磁信号为:

　1·2　AD2S80A工作原理

　　AD2S80A是一种可变分辨率、单片数字分解转换器,它的两相输入分别是感应同步器的分段绕组A, B两相输出电势,输出为自然的二进制数字角度φD。φD同时作为测角系统的反馈角度[2]。圆感应同步器的两相输出进入AD2S80A的前置放大器,放大倍数kv。输出为eAteBt:

　　ea, eb进入放大倍数为ke的误差放大器,得到输入角度与输出角度之间的误差函数。

　　CO)。VCO输出CP脉冲与VEL成正比例,作为可逆计数器的计数脉冲,偏差信号uDer的极性决定了计数器进行加法计数还是减法计数,计数的同时,使输出角φD向输出角θD接近。φD跟踪θD,可以反映感应同步器转角的大小,它一方面经过锁存器输出,另一方面,它又是AD2S80A的反馈信号,进入正余弦乘法器形成sinφD、cosφD信号。

　　2　系统误差来源

　　由圆感应同步器和AD2S80A的工作原理可知,采用单相激磁、双相输出鉴幅工作方式圆感应同步器转速过快时, (3)式(7)式均不成立, AD2S80A工作会产生误差。对误差的影响主要有: